SE518112C2

SE518112C2 - Electro-explosive device insensitive to radio frequency and electrostatic discharges and shunt elements for use with the device

Info

Publication number: SE518112C2
Application number: SE9602995A
Authority: SE
Inventors: Thomas A Baginski
Original assignee: Univ Auburn
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2002-08-27
Also published as: SE9602995L; DE19629009A1; ITRM960589A1; FR2738060A1; CA2183488C; FR2738060B1; US6272965B1; US5847309A; DE19629009C2; GB2304868A; IT1284261B1; ITRM960589A0; US6192802B1; CA2183488A1; SE9602995D0; US5905226A; GB2304868B; GB9614134D0

Abstract

An electro-explosive device ("EED") having resistors fabricated on a thermally conductive substrate and interconnected by a central bridge element. The resistance of the bridge element is lower than that of the resistors, which have a larger surface area to volume ratio. The conductive bridge of the EED is overcoated with a composite overcoat comprising a metal and an oxidizer, which produce a chemical explosion upon plasma vaporization of the conductive bridge.

Description

5162 1 12 såsom på en start- och landningsbana på ett hangarfartyg, har resulterat i en typisk driftsmiljö som omfattar fält med hög elektromagnetisk intensitet. Den EED, som initierar en krock- kudde i ett fordon, kan utsättas för kraftiga EMI under fordo- nets normala livslängd. EED utsätts sålunda för höga nivåer av EMI i både militära och icke-militära miljöer. De radiofrekven- ta (RF) fält med hög intensitet, som utgör ett allvarligt EMI- problem, kan överföra elektromagnetisk energi antingen via en direkt eller indirekt väg till en EED och orsaka oavsiktlig an- tändning. Elektromagnetisk energi kan kopplas direkt till EED, när RF-strålning träffar EED's hölje, varigenom EED verkar sä- som belastning till en mottagningsantenn. Den elektromagnetiska energin kan alternativt kopplas indirekt till EED, när RF- inducerad gnistbildning sker i närheten av EED och kopplas till EED, såsom via dess ledare. En RF-inducerad urladdning kan ske när som helst som en laddning, vilken är ackumulerad över ett luftgap, är tillräcklig för jonisering av gasen och upprätthål- lande av en joniserad kanal. 5162 1 12 as on a runway of an aircraft carrier, has resulted in a typical operating environment comprising fields of high electromagnetic intensity. The EED, which initiates an airbag in a vehicle, can be subjected to strong EMI during the normal life of the vehicle. EED is thus exposed to high levels of EMI in both military and non-military environments. The high-intensity radio frequency (RF) fields, which pose a serious EMI problem, can transmit electromagnetic energy either via a direct or indirect path to an EED and cause accidental ignition. Electromagnetic energy can be connected directly to the EED, when RF radiation hits the EED's envelope, whereby the EED acts as a load to a receiving antenna. The electromagnetic energy can alternatively be connected indirectly to the EED, when RF-induced spark formation takes place in the vicinity of the EED and is connected to the EED, such as via its conductor. An RF-induced discharge can occur at any time as a charge, which has accumulated over an air gap, is sufficient for ionization of the gas and maintenance of an ionized channel.

De EED, vilka är placerade i. närheten av kraftiga RF- fält, såsom ytfartyg inom flottan, kan mottaga signalkomponen- ter på grund av likriktning av RF-strålningen. RF-strålningen kan likriktas på grund av t ex enkel diodverkan genom metall- kontakt, vilken vanligtvis orsakas genom korrosion av kontak- terna eller felaktig fastsättning av fästorgan. Den likriktade signalen kan ha komponenter som har mycket lägre frekvenser än källan för RF-strålningen och kan även innefatta en likströms- komponent, vilken kan överföras till EED och orsaka oavsiktlig antändning. RF-strålningen kan likriktas i många miljöer, i vilka en EED påträffas, inklusive en trafikmiljö där stora strömmar och höga spänningar omkopplas mycket snabbt, varigenom de åstadkommer höga störningsnivåer. 51 a 31 12 šï* Ett annat sätt på vilket en EED kan oavsiktligt utlösas är genom överföringen av en elektrostatisk urladdning, nedan kallad ESD, till EED. En BSD kännetecknas såsom en signal som har en. hög spänning' och relativt låg' energi. Under det att energin hos ESD vanligtvis är otillräcklig för att orsaka någon väsentlig ohmsk uppvärmning av EED kan den höga spänningen åstadkomma ett tillräckligt kraftigt elektriskt fält mellan EED's ingàngsklämmor för initiering av den pyrotekniska bland- ningen.The EEDs, which are located in the vicinity of strong RF fields, such as surface vessels within the fleet, can receive signal components due to the rectification of the RF radiation. The RF radiation can be rectified due to, for example, simple diode action through metal contact, which is usually caused by corrosion of the contacts or incorrect fastening of fasteners. The rectified signal may have components that have much lower frequencies than the source of the RF radiation and may also include a DC component, which may be transmitted to the EED and cause accidental ignition. The RF radiation can be rectified in many environments in which an EED is encountered, including a traffic environment where large currents and high voltages are switched very quickly, thereby causing high levels of interference. 51 a 31 12 šï * Another way in which an EED can be triggered unintentionally is by transferring an electrostatic discharge, hereinafter referred to as ESD, to the EED. A BSD is characterized as a signal having one. high voltage 'and relatively low' energy. While the energy of the ESD is usually insufficient to cause any significant ohmic heating of the EED, the high voltage can provide a sufficiently strong electric field between the EED input terminals to initiate the pyrotechnic mixture.

Ett sätt att skydda en EED från EMI är att installera ett eller flera passiva filter. Flera standardtyper av passiva fil- ter finns som kan utnyttjas för att dämpa oönskade RF-signaler.One way to protect an EED from EMI is to install one or more passive filters. There are several standard types of passive filters that can be used to attenuate unwanted RF signals.

Dessa filter kan vanligen klassificeras såsom antingen av L-, Pi-, eller T-typ eller en kombination av dessa tre typer. L-, Pi-, och T-typen av passiva filter, vilka var och en åskådlig- görs i fig 2(A), (B) och (C), har av tradition utnyttjats såsom en första åtgärd för eliminering av EMI-problem.These filters can usually be classified as either L-, Pi-, or T-type or a combination of these three types. The L-, Pi-, and T-type of passive filters, each illustrated in Figs. 2 (A), (B) and (C), have traditionally been used as a first step in eliminating EMI problems. .

De konventionella filter, som utnyttjas tillsammans med EED, uppvisar emellertid flera nackdelar. Ett konventionellt filter består av en kombination av induktanselement, kondensa- torer och/eller andra förlustelement, såsom resistiva ferriter.However, the conventional filters used in conjunction with the EED have several disadvantages. A conventional filter consists of a combination of inductance elements, capacitors and / or other loss elements, such as resistive ferrites.

Vanligtvis är filtrets prestanda direkt proportionella mot an- talet och storleken hos de utnyttjade elementen i dess kon- struktion. Ett filter kan sålunda vara utformat för att dämpa en signal i stor utsträckning om storleken på induktanselemen- ten, kondensatorerna och ferrithöljena alla ökas. Ett filter med ett stort antal steg kommer även vanligtvis att uppvisa förbättrade prestanda. Filtrets storlek begränsas emellertid ofta av storleken på det tillgängliga utrymmet. Detta kan re- sultera i att det eventuellt icke âr möjligt att anbringa ett filter vid en EED eller det filter, som kan passa inuti det 5148 1 1 2 tillgängliga utrymmet, kan vara overksamt med avseende på att skydda EED från EMI.Usually the performance of the filter is directly proportional to the number and size of the elements used in its construction. A filter can thus be designed to attenuate a signal to a large extent if the size of the inductance elements, the capacitors and the ferrite envelopes are all increased. A filter with a large number of steps will also usually show improved performance. However, the size of the filter is often limited by the size of the available space. This can result in the fact that it may not be possible to apply a filter to an EED or the filter that may fit inside the available space may be ineffective in protecting the EED from the EMI.

Filtren är vanligtvis konstruerade av passiva komponenter av standardtyp, vilka är hopsatta på ett mönsterkort eller är förbundna medelst ledningar inuti ett metallhölje. Ett typiskt exempel på ett RF-filter 30 visas i fig 3(A). RF-filtret 30 in- nefattar bland annat en keramisk kondensator 32 och en lindad toroidspole 34. Såsom åskàdliggörs i fig 3(B) uppvisar den ke- ramiska kondensatorn. 32 ett flertal elektrodskikt 38 som är skilda åt av ett keramiskt dielektriskt material 36. Såsom är uppenbart ur fig 3(A) gör storleken hos kondensatorn 32 och spolen 34 filtret 30 alltför stort för många tillämpningar, så- som vid vapensystem, där utrymme är särskilt begränsat. Det finns därför ett behov av en EED med liten storlek som är till- räckligt skyddad från EMI.The filters are usually constructed of passive components of standard type, which are assembled on a printed circuit board or are connected by means of wires inside a metal casing. A typical example of an RF filter 30 is shown in Fig. 3 (A). The RF filter 30 includes, but is not limited to, a ceramic capacitor 32 and a wound toroidal coil 34. As illustrated in Fig. 3 (B), the ceramic capacitor exhibits. 32 a plurality of electrode layers 38 separated by a ceramic dielectric material 36. As can be seen from Fig. 3 (A), the size of the capacitor 32 and the coil 34 make the filter 30 too large for many applications, such as in weapon systems where space is limited. particularly limited. There is therefore a need for an EED with a small size that is sufficiently protected from EMI.

Förutonx begränsningen, av tillgängligt utrymme kan även kostnaden för EED och filtret begränsa filtrets storlek. Kost- naden för varje filter hänför sig direkt till antalet kondensa- torer, induktanselement och övriga element som bildar filtret. Även om vissa filter kan vara försedda med endast ett fåtal komponenter blir kostnaden. per prisenhet för hopsättning av filtret relativt hög jämfört med kostnaden för en EED. Vid en produktion i stor skala av EED och deras tillhörande filter blir sålunda den totala ökningen av kostnaden ganska betydande.In addition to the limitation of available space, the cost of the EED and the filter can also limit the size of the filter. The cost of each filter is directly related to the number of capacitors, inductance elements and other elements that make up the filter. Although some filters may be equipped with only a few components, the cost will be. per unit price for assembling the filter is relatively high compared to the cost of an EED. In a large-scale production of EEDs and their associated filters, the total increase in cost thus becomes quite significant.

En ytterligare nackdel hos passiva filter är att de icke är i stånd att bortfiltrera många lågfrekventa signaler som kan orsaka oavsiktlig utlösning av EED. Eftersom signalen för ut- lösning av en EED är en likströmssignal är de konventionella filtren utformade för att släppa igenom likströmssignaler och andra lågfrekventa signaler. Dessa filter är därför icke i stånd att dämpa de lågfrekventa signaler som uppstår genom lik- 518 51 12 ;:_::I: :;: riktning av RF-signaler såväl som andra lågfrekventa eller lik- strömssignaler. Även med filter som effektivt kan filtrera många typer av EMI är EED icke fullständigt säker mot oavsiktlig utlösning. I ett konventionellt filtersystem är filtret och EED i huvudsak två skilda komponenter. Under hänvisning till fﬂg 4 kan ett icke-propagerande magnetfält B inducera en emk via återkopp- lingsinduktans. Emk är proportionell mot wAB, där B = ugí, A är tvärsnittsarean och w är magnetfältets B frekvens.A further disadvantage of passive filters is that they are not able to filter out many low frequency signals that can cause accidental tripping of the EED. Since the signal for triggering an EED is a DC signal, the conventional filters are designed to transmit DC signals and other low frequency signals. These filters are therefore not capable of attenuating the low frequency signals generated by directing RF signals as well as other low frequency or direct current signals. Even with filters that can effectively filter many types of EMI, the EED is not completely safe against accidental tripping. In a conventional filter system, the filter and the EED are essentially two separate components. Referring to Fig. 4, a non-propagating magnetic field B can induce an emf via feedback inductance. Emf is proportional to wAB, where B = ugí, A is the cross-sectional area and w is the frequency of the magnetic field B.

EED kan ytterligare skyddas mot EMI genom skärmning.EED can be further protected against EMI by shielding.

Skärmningen av en EED är emellertid endast effektiv om kon- struktionen av en barriär och driftsförfarandena kan garantera oskadat tillstånd hos skärmkonstruktionen. När ett stort antal EED tillverkas är det troligt att vissa EED kommer att ha de- fekt skårmkonstruktion. Skärmning av EED är sålunda icke det bästa sättet för att skydda EED.However, the shielding of an EED is only effective if the construction of a barrier and the operating procedures can guarantee the undamaged condition of the shield structure. When a large number of EEDs are manufactured, it is likely that some EEDs will have a defective screen construction. Thus, shielding the EED is not the best way to protect the EED.

En annan anordning som är utformad för att skydda en EED från oavsiktlig utlösning är en gnistgapsavledare. Gnistgapsav- ledaren utnyttjas för att minska risken för att en elektrosta- tisk urladdning kommer att åstadkomma en oavsiktlig utlösning och består i huvudsak av två ledande elektroder, som är åtskil- da ett exakt avstånd, varigenom de bildar ett luftgap. När styrkan hos ett elektriskt fält, som är utvecklat över konden- satorerna, överskridit det dielektriska motståndet hos luften sker ett genombrott och överskott av elektrisk laddning är fri att strömma över luftgapet från en ledare till den andra leda- ren. Den ledare, som mottager överskottladdningen, är vanligt- vis ansluten till jord, så att laddningen leds bort från vilka som helst känsliga element i EED.Another device designed to protect an EED from accidental tripping is a spark gap diverter. The spark gap arrester is used to reduce the risk that an electrostatic discharge will cause an unintentional tripping and consists mainly of two conductive electrodes, which are separated by an exact distance, whereby they form an air gap. When the strength of an electric field, which is developed over the capacitors, has exceeded the dielectric resistance of the air, a breakthrough occurs and excess electric charge is free to flow across the air gap from one conductor to the other conductor. The conductor that receives the excess charge is usually connected to ground so that the charge is diverted from any sensitive elements in the EED.

En gnistgapsavledare litar till det exakta avståndet mel- lan elektroderna för att säkerställa att en statisk urladdning leds till jord. Tekniken för tillverkning av exakta luftgap kan 518 112 omfatta dyra tillverkningstekniker. Detta resulterar i att en gnistgapsavledare kraftigt kan öka kostnaden för en EED.A spark gap arrester relies on the exact distance between the electrodes to ensure that a static discharge is conducted to ground. The technology for manufacturing precise air gaps can 518 112 include expensive manufacturing techniques. As a result, a spark gap diverter can greatly increase the cost of an EED.

Gnistgapsavledaren kan även förstöras under installatio- nen och hanteringen av EED. En typisk gnistgapsavledare består av en urladdningsskiva eller -ark med en central öppning, genom vilken anslutningsledningar kan sträcka sig., Ett tunt elek- triskt ledande skikt har kontakt med EED's hölje, men har icke kontakt med anslutningsledningarna tack vare det exakta luftga- pet. Om anslutningsledningarna böjs, såsom under hopsättning, kan verkan av luftgapet allvarligt skadas.The spark arrestor can also be destroyed during the installation and handling of the EED. A typical spark gap arrester consists of a discharge disk or sheet with a central opening through which connecting wires can extend. A thin electrically conductive layer is in contact with the EED housing, but is not in contact with the connecting wires due to the precise air gap. If the connecting lines are bent, such as during assembly, the effect of the air gap can be seriously damaged.

För att minska känsligheten hos en EED för oönskade sig- naler kan den totala energin hos den antändningssignal, som är nödvändig för att initiera EED, ökas. Detta resulterar i att oönskade signaler med låg nivå kan ledas genom bryggtráden utan att orsaka någon antändning och endast antändningssignalen med högre nivå kommer att ha tillräcklig energi för att initiera EED.To reduce the sensitivity of an EED to unwanted signals, the total energy of the ignition signal required to initiate the EED can be increased. This results in that low level unwanted signals can be passed through the bridge wire without causing any ignition and only the higher level ignition signal will have sufficient energy to initiate the EED.

En antändningssignal med högre magnitud är emellertid icke alltid önskvärd. En EED har vanligtvis ett initieringssys- tem som förser EED med antändningssignalen. Initieringssystemet är vanligen försett med en kondensator som lagrar den laddning som är nödvändig för alstring av antändningssignalen. Om an- tändningssignalens energimängd ökar och spänningen förblir kon- stant måste även kondensatorns storlek öka. På grund av den större kondensatorn ökar kostnaden väsentligt för initierings- systemet. Genom att minska antändningssignalens styrka kan man sålunda minska kostnaden för EED och initieringssystemet.However, a higher magnitude ignition signal is not always desirable. An EED usually has an initiation system that supplies the EED with the ignition signal. The initiation system is usually provided with a capacitor which stores the charge necessary for generating the ignition signal. If the amount of energy of the ignition signal increases and the voltage remains constant, the size of the capacitor must also increase. Due to the larger capacitor, the cost of the initialization system increases significantly. By reducing the strength of the ignition signal, one can thus reduce the cost of the EED and the initiation system.

Det är även önskvärt att ha en antändningssignal med läg- re magnitud, när mängden tillgänglig ström eller energi är be- gränsad. Ett exempel på detta är att många fordon för närvaran- de tillverkas med dubbla krockkuddar, vilka var och en kräver en separat EED. Framtidens fordon kan vara försedda med fem el- 5187112 ler flera krockkuddar och kan eventuellt utnyttja EED för pà- verkan av säkerhetsbältena i händelse av en kollision. Med det stora antal EED som troligtvis kommer att finnas i ett fordon skall antändningssignalens storlek vara så liten som möjligt.It is also desirable to have an ignition signal with a lower magnitude, when the amount of available current or energy is limited. An example of this is that many vehicles are currently manufactured with double airbags, each of which requires a separate EED. The vehicles of the future may be equipped with five or more airbags and may use the EED to influence the seat belts in the event of a collision. With the large number of EEDs that are likely to be present in a vehicle, the magnitude of the ignition signal should be as small as possible.

I en fordonsmiljö måste krockkudden aktiveras så snabbt som möjligt i händelse av en kollision för maximering av skyddsverkan som bibringas ákande i fordonet. Den EED, som ak- tiverar krockkudden, måste därför vara i. stånd att antändas snabbt, men skall icke vara i stånd att antändas av oönskade radiofrekventa signaler eller en ESD. Vidare skall dessutom EED antändas, såsom beskrivits ovan, av en antändningssignal med làg energi. Det har varit svårt att inom industrin tillverka en EED som kan aktiveras snabbt, som är okänslig för en radiofre- kvent signal och en ESD samt är billig att tillverka och som antänds av en signal med låg energi.In a vehicle environment, the airbag must be activated as quickly as possible in the event of a collision to maximize the protective effect imparted to the vehicle in the vehicle. The EED that activates the airbag must therefore be able to ignite quickly, but must not be able to ignite by unwanted radio frequency signals or an ESD. In addition, as described above, the EED must be ignited by a low energy ignition signal. It has been difficult in the industry to manufacture an EED that can be activated quickly, which is insensitive to a radio frequency signal and an ESD and is inexpensive to manufacture and which is ignited by a low energy signal.

Användningen av en EED i en trafikmiljö uppvisar dessutom andra svårigheter. T ex utnyttjar den EED, som för närvarande utnyttjas för aktivering av krockkuddar i fordon, vanligtvis blyazid såsom en primärladdning. Blyazid är ett extremt explo- sivt ämne och alstrar en snabb chockvåg när det antänds. På grund av den högexplosiva naturen hos blyazid och kraften hos den chockvåg, som alstras vid explosionen, måste med nödvändig- het ett stàlnät vara placerat runt EED för att förhindra att chockvågen från EED förstör krockkudden. Stàlnätet med hög hållfasthet komplicerar emellertid tillverkningsprocessen och adderar ytterligare kostnader till EED-konstruktionen. Det finns därför ett behov av en billig EED, som icke kräver an- vändningen av ett primärt tändämne.The use of an EED in a traffic environment also presents other difficulties. For example, the EED currently used to activate airbags in vehicles usually uses lead azide as a primary charge. Lead azide is an extremely explosive substance and produces a rapid shock wave when ignited. Due to the highly explosive nature of lead azide and the force of the shock wave generated by the explosion, a steel mesh must necessarily be placed around the EED to prevent the shock wave from the EED from destroying the airbag. However, the high strength steel mesh complicates the manufacturing process and adds additional costs to the EED design. There is therefore a need for a cheap EED, which does not require the use of a primary igniter.

Känsligheten hos en EED kan även minskas med användningen av en ferritpärla. Då en ihålig ferritpärla placeras över en ledare kommer ferritpärlan att släppa igenom antändningssigna- len i form av en likström, men kommer att utgöra en impedans 518112 8 som ökar med frekvensen. Vid EMI kommer sålunda ferritpärlan att utgöra en impedans för dessa signaler, vilken därigenom kommer att omvandla den elektromagnetiska energin från signa- lerna till värme.The sensitivity of an EED can also be reduced with the use of a ferrite bead. When a hollow ferrite bead is placed over a conductor, the ferrite bead will transmit the ignition signal in the form of a direct current, but will constitute an impedance that increases with frequency. Thus, in EMI, the ferrite bead will form an impedance for these signals, which will thereby convert the electromagnetic energy from the signals into heat.

Verkan hos en ferritpärla är tämligen begränsad. Alltef- tersom intensiteten hos den oönskade signalen ökar stiger tem- peraturen hos ferritpärlan och vid en viss temperatur förlorar ferritpârlan sin magnetiska egenskap. När väl ferritpärlan blir alltför varm omvandlas icke längre EMI av ferritpärlan till värme utan överförs i stället till EED, 'varigenom densamma eventuellt antânds. Vid högre signalnivåer är sålunda ferrit- pärlan icke i stånd att avleda EMI bort från EED.The effect of a ferrite bead is rather limited. As the intensity of the unwanted signal increases, the temperature of the ferrite bead rises and at a certain temperature the ferrite bead loses its magnetic property. Once the ferrite bead becomes too hot, the EMI of the ferrite bead is no longer converted to heat but is instead transferred to the EED, whereby it may ignite. At higher signal levels, the ferrite bead is thus not able to divert EMI away from the EED.

Ett allmänt syfte med uppfinningen är att övervinna de ovannämnda nackdelarna hos den kända tekniken.A general object of the invention is to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en elektroexplosiv anordning som är okänslig för radiostörning- ar.An object of the present invention is to provide an electro-explosive device which is insensitive to radio interference.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en elektroexplosiv anordning som är okänslig för elek- trostatisk urladdning.Another object of the present invention is to provide an electro-explosive device which is insensitive to electrostatic discharge.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en elektroexplosiv anordning som är okänslig för störande RF-fält. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en elektroexplosiv anordning med liten storlek. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en relativt billig elektroexplosiv anordning. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en elektroexplosiv anordning som kan antändas med en låg- energisignal.A further object of the present invention is to provide an electro-explosive device which is insensitive to interfering RF fields. Yet another object of the present invention is to provide a small size electro-explosive device. Yet another object of the present invention is to provide a relatively inexpensive electro-explosive device. Yet another object of the present invention is to provide an electro-explosive device which can be ignited with a low energy signal.

Dessa syften uppnås med en elektroexplosiv anordning an- bragt på en bärare, och det för anordningen utmärkande är att 518112 9 den innefattar dels ett första element som är anbragt pà en bä- rare och har en första resistans, dels ett andra element som är anbragt pà bäraren och har den första resistansen, och dels ett tredje element, vilket är anordnat att sammanbinda det första och det andra elementet och har en andra resistans, varvid det tredje elementet är inrättat att förångas till plasma för an- tåndning av en pyroteknisk förening, varjämte det första, det andra och det tredje elementet är anslutna i serie och har en total resistans som har olinjära karakteristika, att de olinjä- ra karakteristika hos den totala resistansen är sådana att det tredje elementet är anordnat att mottaga en mindre energimângd från en signal med låg intensitet än ettdera det första eller det andra elementet, och att mottaga en större energimângd från en signal med hög intensitet än ettdera det första eller det andra elementet.These objects are achieved with an electro-explosive device mounted on a carrier, and the characteristic of the device is that it comprises on the one hand a first element which is mounted on a carrier and has a first resistance, and on the other hand a second element which is mounted on the carrier and has the first resistance, and on the other hand a third element, which is arranged to connect the first and the second element and has a second resistance, the third element being arranged to evaporate into plasma for inhalation of a pyrotechnic compound, furthermore, the first, second and third elements are connected in series and have a total resistance which has non-linear characteristics, that the non-linear characteristics of the total resistance are such that the third element is arranged to receive a smaller amount of energy from a signal with low intensity than either the first or the second element, and to receive a larger amount of energy from a signal of high intensity than either the first electricity smiles the second element.

I en utföringsform innefattar det första, det andra och det tredje elementet ett aluminiumskikt med det första och det andra elementet utformade med en serpentinform och med ett yt/volymförhâllande som är mycket större än det för det tredje elementet. Detta resulterar i att en störande RF-signal såväl som en ESD får det mesta av sin energi omvandlad till värme i de serpentinformade elementen och endast en liten mängd avleds av det tredje elementet. Bäraren är företrädesvis värmeledande, så att vilket som helst värme som alstras av det första och det tredje elementet avleds från desamma. För att underlätta och förbättra antändningsförfarandet är ett zirkoniumskikt avsatt pá det tredje elementet och uppvärms tillsammans med det tredje elementet. Zirkoniumskiktet exploderar i ett plasma tillsammans med det tredje elementet och båda dessa material kondenserar på den pyrotekniska förening, som innefattar en blandning av zir- konium- och kaliumperklorat. En EED enligt uppfinningen kan ar- beta snabbare och mer effektivt, eftersom den förångade zirko- 518112 10 niumen kan reagera direkt med kaliumperkloratet i den pyrotek- niska föreningen.In one embodiment, the first, second and third elements comprise an aluminum layer with the first and second elements formed with a serpentine mold and with a surface / volume ratio much larger than that of the third element. As a result, an interfering RF signal as well as an ESD gets most of its energy converted into heat in the serpentine elements and only a small amount is diverted by the third element. The carrier is preferably thermally conductive, so that any heat generated by the first and third elements is dissipated therefrom. To facilitate and improve the ignition process, a zirconium layer is deposited on the third element and heated together with the third element. The zirconium layer explodes in a plasma together with the third element and both of these materials condense on the pyrotechnic compound, which comprises a mixture of zirconium and potassium perchlorate. An EED according to the invention can work faster and more efficiently, since the vaporized zirconium can react directly with the potassium perchlorate in the pyrotechnic compound.

I en annan utföringsform av uppfinningen är det tredje elementet utformat i form av ett rosettformat skikt av zirkoni- um, och de första två elementen innefattar motstånd av metal- loxid, som är utformade mellan en oxidfas formad på zirkonium- skiktet, och en metall i en överliggande elektrisk kontakt. De elektriska kontakterna är utformade vid zirkoniumskiktets bägge ändar och har en stor yta. Resistansen hos metalloxidmotstånden är mycket större än den hos zirkoniumskiktet men minskar med intensiteten hos den pålagda signalen. Med en antändningssignal med högre intensitet kommer sålunda zirkoniumskiktet att motta- ga mer energi från antändningssignalen tills zirkoniumskiktet omvandlas till ett plasma.In another embodiment of the invention, the third element is formed in the form of a rosette-shaped layer of zirconium, and the first two elements comprise resistors of metal oxide, which are formed between an oxide phase formed on the zirconium layer, and a metal in an overhead electrical contact. The electrical contacts are designed at both ends of the zirconium layer and have a large surface area. The resistance of the metal oxide resistors is much greater than that of the zirconium layer but decreases with the intensity of the applied signal. Thus, with a higher intensity ignition signal, the zirconium layer will receive more energy from the ignition signal until the zirconium layer is converted to a plasma.

En annan utföringsform av uppfinningen hänför sig till ett shuntelement för användning vid en elektroexplosiv anord- ning. Shuntelementet innefattar en bärare och ett ledande skikt utformat pá bäraren. Det ledande skiktet har en rosettform med ett smalt centralt parti. En första och en andra kontakt är ut- formade vid bägge ändar av det rosettformade ledande skiktet.Another embodiment of the invention relates to a shunt element for use in an electro-explosive device. The shunt element comprises a carrier and a conductive layer formed on the carrier. The conductive layer has a rosette shape with a narrow central portion. A first and a second contact are formed at both ends of the rosette-shaped conductive layer.

Det ledande skiktet utgör en väg med låg impedans mellan den första och den andra kontakten. Det ledande skiktets centrala parti verkar såsom en säkring och föràngas till ett plasma vid en signalintensitet över ett visst tröskelvärde. Det ledande skiktet innefattar företrädesvis aluminiunl och. bäraren leder värme, så att ohmsk uppvärmning kan ledas bort från aluminium- skiktet.The conductive layer forms a low impedance path between the first and second contacts. The central portion of the conductive layer acts as a fuse and evaporates into a plasma at a signal intensity above a certain threshold value. The conductive layer preferably comprises aluminum and. the carrier conducts heat so that ohmic heating can be conducted away from the aluminum layer.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, pà vilken fig 1 är en sektionsvy av en kon- ventionell elektroexplosiv anordning, fig 2(A), (B) och (C) är ekvivalenta kretsscheman över passiva filter av L-, Pi- resp T- typ, fig 3(A) är en sektionerad sidovy av ett konventionellt 513 112 ll passivt filter av L-typ, fig 3(B) är en bruten perspektivvy av en kondensator, som visas i det passiva filtret av L-typ i fig 3(A), fig 4 är en ekvivalent krets över en EED som visar mag- netfältskoppling, fig 5(A) är en vy ovanifràn av en elektroex- plosiv anordning enligt en första utföringsform av uppfinning- en, fig 5(B) är en sektionerad sidovy av den elektroexplosiva anordningen i fig 5(A), fig 6 är en sektionerad sidovy av den elektroexplosiva anordningen i fig 5(A) i en initiator, fig 7(A) är en vy ovanifràn av en elektroexplosiv anordning enligt en andra utföringsform av uppfinningen, fig 7(B) är en sektio- nerad sidovy av den elektroexplosiva anordningen i fig 7(A), fig 8(A) är en vy ovanifrån av ett shuntelement enligt en tred- je utföringsform av uppfinningen, och fig 8(B) är en sektione- rad sidovy av shuntelementet i fig 8(A).The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a sectional view of a conventional electro-explosive device, Figs. 2 (A), (B) and (C) are equivalent circuit diagrams of passive filters of L-, Pi- Fig. 3 (A) is a sectional side view of a conventional L-type passive filter, Fig. 3 (B) is a broken perspective view of a capacitor shown in the L-type passive filter. in Fig. 3 (A), Fig. 4 is an equivalent circuit across an EED showing magnetic field coupling, Fig. 5 (A) is a top view of an electro-explosive device according to a first embodiment of the invention, Fig. 5 (B ) is a sectional side view of the electro-explosive device of Fig. 5 (A), Fig. 6 is a sectional side view of the electro-explosive device of Fig. 5 (A) in an initiator, Fig. 7 (A) is a top view of an electro-explosive device according to a second embodiment of the invention, Fig. 7 (B) is a sectional side view of the electro-explosive device of Fig. 7 ( A), Fig. 8 (A) is a top view of a shunt element according to a third embodiment of the invention, and Fig. 8 (B) is a sectional side view of the shunt element in Fig. 8 (A).

Hänvisning kommer nu att göras i detalj till föredragna utföringsformer av uppfinningen, vilka åskådliggörs på den bi- fogade ritningen. Under hänvisning till fig 5(A) och (B) inne- fattar en elektroexplosiv anordning 50 enligt en första utfö- ringsform av uppfinningen en kiselbricka eller en värmeledande men elektriskt isolerande bärare 52, såsom av aluminiumoxid, med skikt av kiseldioxid 53 på övre och undre ytor. De tunna skikten av kiseldioxid 53 åstadkommer elektrisk isolering från bäraren 52, under det att de åstadkommer en väg med lågt värme- motstånd från ena sidan av bäraren 52 till den andra. Bäraren 52 har företrädesvis en låg nominell resistivitet och har en bredd av ca 6,35 mm, och skikten 53 av kiseldioxid. har en tjocklek av ca 500 nanometer.Reference will now be made in detail to preferred embodiments of the invention, which are illustrated in the accompanying drawing. Referring to Figs. 5 (A) and (B), an electro-explosive device 50 according to a first embodiment of the invention comprises a silicon wafer or a thermally conductive but electrically insulating support 52, such as of alumina, with layers of silica 53 on top and bottom. lower surfaces. The thin layers of silica 53 provide electrical insulation from the carrier 52, while providing a path of low heat resistance from one side of the carrier 52 to the other. The carrier 52 preferably has a low nominal resistivity and has a width of about 6.35 mm, and the layers 53 of silica. has a thickness of about 500 nanometers.

Ett tunt skikt 54 av aluminium är avsatt ovanpå kiseldi- oxidskiktet 53 och är selektivt bortetsat för åstadkommande av ett serpentinmönster. Skiktet 54 av aluminium bildar en första vägg 541, en andra vägg 542, och ett rosettformat omrâde 54,, varvid det rosettformade området 54, sammanbinder den första 51 g 1 12 IÄÉÉ-.ši 12 och den andra vägen 541 och 54,. Den första och den andra vägen 541 och 542 har företrädesvis en bredd av ca 1,27 mm, och det rosettformade området 543 har företrädesvis en dimension av ca 127 gånger 254 um vid det tunnaste partiet av området 543.A thin layer 54 of aluminum is deposited on top of the silica layer 53 and is selectively etched away to provide a serpentine pattern. The layer 54 of aluminum forms a first wall 541, a second wall 542, and a rosette-shaped region 54, the rosette-shaped region 54 connecting the first 51 g 12 and the second path 541 and 54. The first and second paths 541 and 542 preferably have a width of about 1.27 mm, and the rosette-shaped region 543 preferably has a dimension of about 127 times 254 μm at the thinnest portion of the region 543.

Ett skikt 58 av zirkonium är selektivt avsatt över det rosettformade området 543. Zirkoniumskiktet 58 är icke begrän- sat till den visade formen utan kan täcka en större eller en mindre yta av det rosettformade området 54,. Zirkoniumskiktet 58 kan t ex sträcka sig över nästan hela längden av det rosett- formade området 54, frán den första vägen 541 till den andra vägen 542. Zirkoniumskiktet 58 har företrädesvis en tjocklek av ca 1 um.A layer 58 of zirconium is selectively deposited over the rosette-shaped area 543. The zirconium layer 58 is not limited to the shape shown but may cover a larger or a smaller area of the rosette-shaped area 54. For example, the zirconium layer 58 may extend over almost the entire length of the rosette-shaped region 54, from the first path 541 to the second path 542. The zirconium layer 58 preferably has a thickness of about 1 μm.

Skikt 551 och 552 av titan/nickel/guld (Ti/Ni/Au) är se- lektivt avsatta över ändarna av vägarna 541 respektive 54, av aluminium. Titanet i skikten 55 åstadkommer vidhäftning till aluminiumskiktet 54, nicklet åstadkommer en lödbar kontakt, och guldet skyddar nickelytan mot oxidation. Kontakt med Ti/Ni/Au- skikten 551 och 552 på aluminiumvägarna 541 och 542 kan åstad- kommas på vilket som helst lämpligt sätt, såsom genom svets- ning, lödning eller limning med ledande epoxi. Ti/Ni/Au-skikten 55 har företrädesvis en tjocklek av 0,6 um.Layers 551 and 552 of titanium / nickel / gold (Ti / Ni / Au) are selectively deposited over the ends of roads 541 and 54, respectively, of aluminum. The titanium in the layers 55 provides adhesion to the aluminum layer 54, the nickel provides a solderable contact, and the gold protects the nickel surface from oxidation. Contact with the Ti / Ni / Au layers 551 and 552 on the aluminum paths 541 and 542 can be effected in any suitable manner, such as by welding, soldering or gluing with conductive epoxy. The Ti / Ni / Au layers 55 preferably have a thickness of 0.6 μm.

I fig 5(B) och 6 visas en initiator 60, som är framställd genom avsättning av ett skikt 59 av titan/nickel/guld (Ti/Ni/Au) pá baksidan av bäraren 52 över kiseldioxidskiktet 53 och därefter fastsättning av Ti/Ni/Au-skiktet 59 vid ett över- stycke 62, vilket företrädesvis är utformat av en keram eller metallegering, såsomå Kovar. Ti/Ni/Au-skiktet 59 är fäst vid överstycket 62 med en lödpasta eller en ledande epoxi som där- efter uppvärms för att tillåta att lodet flyter eller epoxin härdar. En ledande epoxi 64 är anbringad mellan stift 66 på överstycket 62, och Ti/Ni/Au-skikten 55 och en huv 68 är place- rade på överstycket 62 till bildande av en inneslutning som är 518 112 13 fylld med en gasalstrande blandning eller en pyroteknisk bland- ning 69.Figures 5 (B) and 6 show an initiator 60, which is prepared by depositing a layer 59 of titanium / nickel / gold (Ti / Ni / Au) on the back of the support 52 over the silica layer 53 and then attaching Ti / Ni The Au layer 59 at a top 62, which is preferably formed of a ceramic or metal alloy, such as Kovar. The Ti / Ni / Au layer 59 is attached to the top piece 62 with a solder paste or a conductive epoxy which is then heated to allow the solder to flow or the epoxy to cure. A conductive epoxy 64 is applied between pins 66 on the top piece 62, and the Ti / Ni / Au layers 55 and a hood 68 are placed on the top piece 62 to form an enclosure filled with a gas generating mixture or a pyrotechnic mixture 69.

Vid drift leds en antändningssignal, som matas till ini- tiatorn 60, via stiften 66 via den ledande epoxin 64 och till Ti/Ni/Au-skikten 55. Antändningssignalen alstrar en ström som färdas utmed en av de två vägarna 541eller 542 via det rosett- formade området 543 och därefter via den andra av de två vägar- na 541 eller 542. Resistansen hos aluminiumskiktet 54 innefat- tar i huvudsak tre motstånd i serie, varvid vägarna 541 och 542 var och en har en resistans R1 och det rosettformade området 543 har en resistans Rb.In operation, an ignition signal fed to the initiator 60 is passed through the pins 66 via the conductive epoxy 64 and to the Ti / Ni / Au layers 55. The ignition signal generates a current traveling along one of the two paths 541 or 542 via the rosette. shaped area 543 and then via the other of the two paths 541 or 542. The resistance of the aluminum layer 54 essentially comprises three resistors in series, the paths 541 and 542 each having a resistance R1 and the rosette shaped area 543 has a resistance Rb.

I allmänhet kan resistansen R hos aluminiumskiktet 54 be- räknas med följande ekvation: R=p(,_Lw) Ekv. 1 där p är den specifika resistiviteten hos materialet, L är längden hos metallspåret, h är höjden eller tjockleken och w är bredden.In general, the resistance R of the aluminum layer 54 can be calculated by the following equation: R = p (, _ Lw) Equ. 1 where p is the specific resistivity of the material, L is the length of the metal groove, h is the height or thickness and w is the width.

Hos initiatorn 60 är den elektriska impedans, som en sig- nal känner av, vilken signal är pàlagd över stiften 66, rent resistiv till sin natur och är ungefär lika med summan av 2R1 och Rb. Aluminiumskiktet 54 bildar en resistiv spänningsdelare med motstánden RI och Rb, och den signal som verkligen påläggs på det rosettformade området 54b, dämpas med ett värde som är lika med förhållandet Rb/2Rl. Dämpningen A av den pålagda sig- nalen kan förenklas till: _ (IQ/w) A- EkV. 2 där Lb och wb är längden och bredden hos det rosettformade om- rådet 543 och Lb, wp är längden och bredden hos endera av vägen 541 eller 542.At the initiator 60, the electrical impedance sensed by a signal applied to pins 66 is purely resistive in nature and is approximately equal to the sum of 2R1 and Rb. The aluminum layer 54 forms a resistive voltage divider with the resistors R1 and Rb, and the signal actually applied to the rosette-shaped area 54b is attenuated by a value equal to the ratio Rb / 2R1. The attenuation A of the applied signal can be simplified to: _ (IQ / w) A- EkV. 2 where Lb and wb are the length and width of the rosette-shaped region 543 and Lb, wp is the length and width of either of the path 541 or 542.

Såsom framgår av ekvation 2 är dämpningen A av en signal ett konstant värde vid låga nivåer hos en ingående signal och 5, 8 1,2 ;§.:;::-:;;: 14 bestäms endast av det relativa längd/breddförhållandet hos mot- stånden RI och Rb. Aluminiumskiktet 54 är företrädesvis utfor- mat för att uppnå en dämpning A av ca 1/20, vilket är ca -26 dB. Det är emellertid uppenbart för fackmannen att graden av dämpning A icke är begränsad till detta exakta värde utan andra dâmpningsvärden A kan erhållas genom att man på ett en- kelt sätt varierar geometrin hos aluminiumskiktet 54.As can be seen from Equation 2, the attenuation A of a signal is a constant value at low levels of an input signal and 5, 8 1,2; §.:; :: -: ;;: 14 is determined only by the relative length / width ratio of resistors RI and Rb. The aluminum layer 54 is preferably formed to achieve an attenuation A of about 1/20, which is about -26 dB. However, it is obvious to the person skilled in the art that the degree of attenuation A is not limited to this exact value, but other attenuation values A can be obtained by simply varying the geometry of the aluminum layer 54.

Beroende på den dämpning A, som erhålls med den resistiva spänningsdelaren hos motstánden R1 och motståndet Rb, omvandlas huvuddelen av den elektriska ström, som är matad till initia- torn 60, till värme genom ohmsk uppvärmning av de två motstån- den R1. Motstånden RI uppvisar ett stort yt/volymförhållande för åstadkommande av en stor yta för avledning av värmet från motstánden R1 via toppskiktet av kiseldioxid 53 till den värme- ledande kiselbäraren 52 och till överstycket 62. Initiatorn 60 kan dessutom vara försedd med ett kylorgan för att ytterligare avleda värme bort från det rosettformade området 543, och så- lunda bort från zirkoniumskiktet 58.Depending on the attenuation A obtained with the resistive voltage divider of the resistor R1 and the resistor Rb, the main part of the electric current supplied to the initiator 60 is converted into heat by ohmic heating of the two resistors R1. The resistors R1 have a large area / volume ratio to provide a large area for dissipating the heat from the resistors R1 via the top layer of silicon dioxide 53 to the heat conducting silicon carrier 52 and to the top piece 62. The initiator 60 may further be provided with a cooling means for further dissipate heat away from the rosette-shaped area 543, and thus away from the zirconium layer 58.

EED 50 är därför okänslig för kopplad RF-effekt. Beroende på den resistiva spänningsdelaren, som bildas av motstánden R1 och Rb, dämpas den kopplade RF-effekten, varigenom det rosett- formade området 543 mottager endast en bråkdel av energin. Tack vare att värmet från, motstánden R1 såväl som motståndet Rb dessutom leds bort från det rosettformade området 543 förblir det rosettformade området 54, och zirkoniumskiktet 58 relativt kalla. Kopplad RF-effekt kan följaktligen omvandlas till värme utan oavsiktlig antändning av EED 50. få EED 50 är även okänslig för en elektrostatisk urladdning (ESD) eftersom tidsperioden för urladdningen är alltför kort för uppvärmning av det rosettformade området 54, i någon märk- bar grad. En pulsad signal från en ESD kommer att ha huvuddelen av energin kopplad till de stora motstánden R1, varvid det vär- u en oss 51 3 1 1 2 '-.-" :...' 15 me som alstras av dessa avleds på ett säkert sätt via över- stycket 62.EED 50 is therefore insensitive to coupled RF power. Depending on the resistive voltage divider formed by the resistors R1 and Rb, the coupled RF power is attenuated, whereby the rosette-shaped region 543 receives only a fraction of the energy. In addition, due to the heat from, the resistor R1 as well as the resistor Rb being conducted away from the rosette-shaped region 543, the rosette-shaped region 54, and the zirconium layer 58 remain relatively cold. Consequently, coupled RF power can be converted to heat without inadvertently igniting the EED 50. getting the EED 50 is also insensitive to an electrostatic discharge (ESD) because the discharge period is too short to heat the rosette-shaped area 54, to any appreciable degree. . A pulsed signal from an ESD will have the main part of the energy connected to the large resistors R1, whereby it will be us 51 3 1 1 2 '-.- ": ...' 15 me generated by these are derived on a safely via the upper part 62.

För utlösning av EED 50 matas en ström som har en till- räckligt lång varaktighet genom motstånden R1 och Rb för ökning av temperaturen hos motståndet Rb. Motstånden RI och Rb har en positiv temperaturkoefficient, så att resistanserna kommer att öka med temperaturen hos aluminiumskiktet 54. Eftersom det ro- settformade området 543 är mycket mindre än de serpentinformade motstånden R1 kommer antändningssignalen att åstadkomma upp- värmning av det rosettformade området 543 mycket snabbare än vägarna 541 och 542. Allteftersom temperaturen hos det rosett- formade området 54, ökar kommer resistansen hos motståndet Rb att öka med två tiopotenser och kommer till sist att bli större än resistansen hos motstånden R1. Detta resulterar i att det rosettformade området 543 kommer att mottaga det mesta av den elektriska energin från antändningssignalen och kommer att snabbt uppvärmas och förångas tillsammans med zirkoniumskiktet 58 till ett plasma.For tripping of the EED 50, a current having a sufficiently long duration is fed through the resistors R1 and Rb to increase the temperature of the resistor Rb. The resistors R1 and Rb have a positive temperature coefficient, so that the resistances will increase with the temperature of the aluminum layer 54. Since the rosette-shaped region 543 is much smaller than the serpentine-shaped resistors R1, the ignition signal will cause heating of the rosette-shaped region 543 much faster. than the paths 541 and 542. As the temperature of the rosette-shaped region 54 increases, the resistance of the resistor Rb will increase by two tens of powers and will eventually be greater than the resistance of the resistors R1. As a result, the rosette-shaped region 543 will receive most of the electrical energy from the ignition signal and will be rapidly heated and evaporated along with the zirconium layer 58 into a plasma.

Plasmat kondenserar på ett litet område av den närbelägna pyrotekniska föreningen 69 och orsaka uppvärmning av densamma.The plasma condenses on a small area of the nearby pyrotechnic compound 69 and causes heating thereof.

När väl en kritisk volym av det pyrotekniska materialet 69 når sin antändningspunkt antänds hela den pyrotekniska föreningen 69. Zirkoniumskiktet 58 underlättar antändningen av den pyro- tekniska föreningen 69 genom att öka massan av material i det rosettformade området 54,, som kommer att ändras från fast till plasma. Med en större massa blir en större mängd material till- gänglig för kondensation på den pyrotekniska föreningen 69 och en större mängd värmeenergi kan överföras.Once a critical volume of the pyrotechnic material 69 reaches its ignition point, the entire pyrotechnic compound 69 ignites. The zirconium layer 58 facilitates the ignition of the pyrotechnic compound 69 by increasing the mass of material in the rosette-shaped region 54, which will change from solid to plasma. With a larger mass, a larger amount of material becomes available for condensation on the pyrotechnic compound 69 and a larger amount of heat energy can be transferred.

Såsom beskrivits ovan kommer resistansen hos motståndet Rb att öka när temperaturen hos det rosettformade området 543 ökar. När väl det rosettformade området 543 smälter, anpassas resistansen hos motståndet Rb, vilket har en geometri som är 518112 16 vald efter resistansen hos ett antändningssystem, till den pa- rasitiska resistansen hos det antändningssystem som avger an- tändningssignalen. Genom att anpassa den ökade resistansen hos aluminiumskiktet 54 till antändningssystemet kan sålunda maxi- mal energimängd överföras till det rosettformade området 54,.As described above, the resistance of the resistor Rb will increase as the temperature of the rosette-shaped region 543 increases. Once the rosette-shaped region 543 melts, the resistance of the resistor Rb, which has a geometry selected according to the resistance of an ignition system, is adapted to the parasitic resistance of the ignition system which emits the ignition signal. Thus, by adapting the increased resistance of the aluminum layer 54 to the ignition system, maximum amount of energy can be transferred to the rosette-shaped area 54.

Den pyrotekniska föreningen 69 består av en kombination av pulverformigt zirkonium- och kaliumperklorat. Vid vissa kän- da EED uppvärms ett skikt av ledande eller halvledande material till ett plasmatillstånd och plasmat kondenserar på den pyro- tekniska föreningen för antändning av EED.The pyrotechnic compound 69 consists of a combination of powdered zirconium and potassium perchlorate. In some known EEDs, a layer of conductive or semiconducting material is heated to a plasma state and the plasma condenses on the pyrotechnic compound to ignite the EED.

Vid uppfinningen å andra sidan omvandlas zirkoniumskiktet 58 till plasmatillståndet tillsammans med det rosettformade om- rådet 543. Zirkoniumet i form av ånga underlättar antändningen genom att det reagerar direkt med kaliumperkloratet. EED enligt föreliggande uppfinning utgör följaktligen en effektivare an- tändningsmekanism, eftersom en del av den pyrotekniska bland- ningen 69 förångas tillsammans med metallen. Genom att utnyttja zirkonium, som brinner vid antändning, eliminerar en EED enligt uppfinningen behovet av ett primärt tändämne, såsom blyazid.In the invention, on the other hand, the zirconium layer 58 is converted to the plasma state together with the rosette-shaped area 543. The zirconium in the form of vapor facilitates the ignition by reacting directly with the potassium perchlorate. Accordingly, the EED of the present invention provides a more efficient ignition mechanism since a portion of the pyrotechnic mixture 69 is vaporized along with the metal. By utilizing zirconium, which burns on ignition, an EED according to the invention eliminates the need for a primary igniter, such as lead azide.

Detta resulterar i att EED enligt uppfinningen kan omges av ett billigare stålnät med lägre hållfasthet.This results in that the EED according to the invention can be surrounded by a cheaper steel mesh with lower strength.

En EED enligt uppfinningen utsattes för en 12 MHz sinus- formad RF-signal som kopplade ca 1,5 W verklig effekt till EED- konstruktionen. EED var icke försedd med något extra kylorgan och inget försök gjordes för att öka luftflödet över EED- konstruktionen. Efter det att EED var utsatt för denna signal 15 minuter avleddes effektivt värmet från EED- under ca konstruktionen, varefter densamma med lätthet kunde hållas i handen. Även en visuell inspektion av de serpentinformade mot- stånden och det rosettformade området uppvisade icke någon ska- da. EED-konstruktionen utsattes för ytterligare frekvenser med 518 112 17 samma resultat. EED enligt uppfinningen är därför okänslig för verklig RF-effekt.An EED according to the invention was exposed to a 12 MHz sinusoidal RF signal which connected about 1.5 W real power to the EED design. The EED was not equipped with any additional cooling means and no attempt was made to increase the air flow over the EED structure. After the EED was exposed to this signal for 15 minutes, the heat was effectively dissipated from the EED during about construction, after which it could be easily held in the hand. Even a visual inspection of the serpentine-shaped resistors and the rosette-shaped area showed no damage. The EED design was subjected to additional frequencies with the same result. The EED according to the invention is therefore insensitive to real RF effect.

En EED enligt uppfinningen utsattes även för en ESD. ESD bestod av' strömpulser' onl ca 30 ampere under en. mängd olika tidsperioder av' upp till. 1 us. En 'visuell avsyning' av' EED- konstruktionen efter ESD-pulserna avslöjade icke någon skada.An EED according to the invention was also exposed to an ESD. ESD consisted of 'current pulses' onl about 30 amps under one. variety of time periods of 'up to. 1 us. A 'visual inspection' of the 'EED design after the ESD pulses did not reveal any damage.

Tack vare geometrin hos de serpentinformade motstånden och det rosettformade motståndet kopplas ESD i första hand till de ser- pentinformade motstånden och bort från det rosettformade mot- ståndet och det mesta av energin avleds av de serpentinformade motstånden. EED pulsades även upprepade gånger och resultatet var att inga negativa effekter ägde rum.Thanks to the geometry of the serpentine resistors and the rosette-shaped resistor, ESD is primarily connected to the serpentine-shaped resistors and away from the rosette-shaped resistor, and most of the energy is diverted by the serpentine-shaped resistors. The EED was also pulsed repeatedly and the result was that no negative effects took place.

För att säkerställa att EED enligt uppfinningen kommer att antändas av en riktig antändningssignal anslöts desamma till en 480 uF elektrolytkondensator, som hade laddats till 8 V. Kondensatorn kopplades i serie med EED-konstruktionen med en fälteffekttransistor tillverkad :i MOS-teknik (MOS-FET). En mängd EED antändes med denna testrigg efter RF-testning och ef- ter ESD-testning för verifiering av funktionaliteten hos de elektroexplosiva anordningarna. Såsom man förväntade sig antän- des alla EED genom att en total energimängd inom intervallet 1,0 mJ till 3,0 mJ absorberades från elektrolytkondensatorn.To ensure that the EED according to the invention will be ignited by a correct ignition signal, they were connected to a 480 uF electrolyte capacitor, which had been charged to 8 V. The capacitor was connected in series with the EED design with a field effect transistor manufactured: in MOS technology (MOS-FET ). A number of EEDs were ignited with this test rig after RF testing and after ESD testing to verify the functionality of the electro-explosive devices. As expected, all EEDs were ignited by absorbing a total amount of energy in the range of 1.0 mJ to 3.0 mJ from the electrolyte capacitor.

Med anordningen enligt uppfinningen krävs endast en liten del av den tillgängliga energimängden av 15 mJ för antändning av EED. En EED enligt uppfinningen kan därför antändas med små energimängder. Förmågan hos den elektroexplosiva anordningen enligt uppfinningen att antändas av låg energimängd är särskilt fördelaktig, när en initiatorantändningskrets har en hög para- sitisk resistans, såsom i ett krockkuddssystem i fordon. Påver- kan av ett antal EED från en enda lågenergikälla kan genomföras lättare med en anordning som kräver en liten energimängd för antändning. En enda lågenergikälla kan sålunda vara i stånd att 51 8 381 2 ';;§%::=~ .,:: - aktivera det flertalet krockkuddar, vilka troligtvis kommer att vara installerade i framtida fordon.With the device according to the invention, only a small part of the available amount of energy of 15 mJ is required for ignition of the EED. An EED according to the invention can therefore be ignited with small amounts of energy. The ability of the electro-explosive device according to the invention to be ignited by a low amount of energy is particularly advantageous when an initiator ignition circuit has a high parasitic resistance, such as in an airbag system in vehicles. The influence of a number of EEDs from a single low-energy source can be carried out more easily with a device that requires a small amount of energy for ignition. Thus, a single low energy source may be capable of activating the plurality of airbags which are likely to be installed in future vehicles.

En EED enligt uppfinningen har en relativt enkel integre- rad konstruktion som kan framställas med extremt små mått. EED åstadkommer en konstant dämpning av störande RF- och falska signaler över hela frekvensspektrumet och kan även på ett sä- kert sätt och upprepande avleda energin hos en typisk ESD- händelse för det fall kopplingssättet är stift-till-stift och stift-till-hölje.An EED according to the invention has a relatively simple integrated construction that can be manufactured with extremely small dimensions. EED provides a constant attenuation of interfering RF and spurious signals over the entire frequency spectrum and can also safely and repeatedly divert the energy of a typical ESD event in the case of the pin-to-pin and pin-to-housing coupling mode. .

Uppfinningen är icke begränsad till den pyrotekniska fö- reningen av zirkonium- och kaliumperklorat utan man kan utnytt- ja andra pyrotekniska föreningar. De pyrotekniska föreningarna kan t ex innefatta vilken som helst lämplig kombination av en pulverformig metall med ett lämpligt oxidationsmedel, såsom TiH1¿8KClO4 eller andra blandningar såsom bor- och kaliumnitrat BKNO3. Om bor- och kaliumnitrat BKNO3 utnyttjas såsom den pyro- tekniska föreningen kan en beläggning av bor anbringas över det rosettformade området 543 för att förbättra antändningsproces- sen. Såsom är uppenbart för fackmannen kan genom anpassning av den varma àngfasen hos plasmat till den pyrotekniska föreningen en mängd olika material utnyttjas för beläggning av det rosett- formade området 543 för att förbättra antändningsprocessen.The invention is not limited to the pyrotechnic compound of zirconium and potassium perchlorate, but other pyrotechnic compounds can be used. The pyrotechnic compounds may, for example, comprise any suitable combination of a powdered metal with a suitable oxidizing agent, such as TiH18KClO4 or other mixtures such as boron and potassium nitrate BKNO3. If boron and potassium nitrate BKNO3 are used as the pyro-technical compound, a coating of boron can be applied over the rosette-shaped area 543 to improve the ignition process. As will be apparent to those skilled in the art, by adapting the hot vapor phase of the plasma to the pyrotechnic compound, a variety of materials can be used to coat the rosette-shaped area 543 to improve the ignition process.

Det material, som täcker det rosettformade området 54, behöver icke ha elektrisk kontakt med det rosettformade området 543 utan kan i stället vara elektriskt isolerat från detta. Ma- terialet uppvärms i första hand genom konduktiv värmeöverföring från det rosettformade området 54, och uppvärmningen sker icke genom jouleuppvärmning, som äger rum när en ström flyter genom materialet. Ett eller flera elektriskt isolerade men värmele- dande material kan sålunda vara placerade mellan det rosettfor- made området 543 och beläggningsmaterialet. 518 1 12 šïï* IlÉï-Ilšííﬁë 19 Uppfinningen är inte heller begränsad till de serpentin- formade motstånden och/eller att det rosettformade området är tillverkat av aluminium utan kan snarare vara tillverkat av en mängd olika ledande material, såsom tryckta ledande spår eller ledande epoxi. Vidare kan dimensionerna hos de serpentinformade motstånden och det rosettformade området varieras för erhållan- de av olika grad av dämpning. En EED enligt uppfinningen kan även vara försedd med ett rosettformat område utan någon som helst typ av beläggningsmaterial, varigenom endast det rosett- formade området kommer att förángas till ett plasma.The material covering the rosette-shaped area 54 need not have electrical contact with the rosette-shaped area 543 but may instead be electrically isolated therefrom. The material is heated primarily by conductive heat transfer from the rosette-shaped area 54, and the heating does not occur by joule heating, which takes place when a current flows through the material. Thus, one or more electrically insulated but heat conductive materials may be located between the rosette-shaped area 543 and the coating material. 518 1 12 šïï * IlÉï-Ilšíí ﬁ ë 19 The invention is also not limited to the serpentine-shaped resistors and / or that the rosette-shaped area is made of aluminum but may rather be made of a variety of conductive materials, such as printed conductive grooves or conductive epoxy. . Furthermore, the dimensions of the serpentine-shaped resistors and the rosette-shaped area can be varied to obtain different degrees of attenuation. An EED according to the invention can also be provided with a rosette-shaped area without any type of coating material, whereby only the rosette-shaped area will evaporate into a plasma.

I en andra utföringsform av uppfinningen, såsom visas i fig 7(A) och (B), innefattar en EED 70 en kiselbricka eller en värmeledande men elektriskt isolerad bärare 72, såsom av alumi- niumoxid, vilken är försedd med skikt 74 av kiseldioxid som är anbringade på den övre och den undre ytan. Kiseldioxidskikten 74 isolerar bärare 72 elektriskt, under det att de åstadkommer en väg med lågt värmemotstånd mellan bärarens 72 övre och undre yta. Bäraren har företrädesvis en nominell låg resistivitet och har en bredd och längd av ca 1,27 mm, och kiseldioxidskikten 74 har en tjocklek av ca 500 nanometer.In a second embodiment of the invention, as shown in Figs. 7 (A) and (B), an EED 70 comprises a silicon wafer or a thermally conductive but electrically insulated support 72, such as of alumina, which is provided with layers 74 of silica which are applied to the upper and lower surfaces. The silica layers 74 electrically insulate carrier 72 while providing a path of low heat resistance between the upper and lower surfaces of the carrier 72. The support preferably has a nominal low resistivity and has a width and length of about 1.27 mm, and the silica layers 74 have a thickness of about 500 nanometers.

Ett skikt 76 av titan är avsatt från ånga på den övre ytan och följs av ett skikt 78 av zirkonium. Titanskiktet 76 är företrädesvis ca 0,1 um tjockt och zirkoniumskiktet 78 år ca 1 um tjockt. Zirkonium/titanskiktet 78 bortetsas därefter se- lektivt för bildande av ett rosettformat mönster med ett cent- ralt bryggparti med en dimension av 38,1 gånger 38,1 um.A layer 76 of titanium is deposited from steam on the upper surface and is followed by a layer 78 of zirconium. The titanium layer 76 is preferably about 0.1 μm thick and the zirconium layer 78 is about 1 μm thick. The zirconium / titanium layer 78 is then selectively etched away to form a rosette-shaped pattern with a central bridge portion having a dimension of 38.1 times 38.1 μm.

Ett skikt 77 av titan/nickel/guld (Ti/Ni/Au) avsätts där- efter på stödskiktet 74 av kiseldioxid, och Ti/Ni/Au-skikt 791 och 792 avsätts även över det rosettformade zirkoniumskiktets 78 ändar för bildande av kontaktklämmor. Såsom vid utförings- formen i fig 5(A) och (B) kan EED 70 vara fäst vid överstycket 62 med en ledande epoxi, som ansluter överstyckets stift 66 518 112 20 till kontaktklämmorna 791 och 792, eller med andra sammanbin- dande sätt, inklusive ledningssvetsning, etc.A layer 77 of titanium / nickel / gold (Ti / Ni / Au) is then deposited on the support layer 74 of silica, and Ti / Ni / Au layers 791 and 792 are also deposited over the ends of the rosette-shaped zirconium layer 78 to form contact clamps. As with the embodiment of Figs. 5 (A) and (B), the EED 70 may be attached to the top piece 62 with a conductive epoxy connecting the top pin 66 to the contact terminals 791 and 792, or by other interconnecting means. including wire welding, etc.

Resistansen hos EED 70 innefattar tre motstånd i serie, varvid Rhd är resistansen genom Ti/Ni/Au-skikten 79 till det rosettformade zirkoniumskiktets 78 bägge ändar, och Rmsett är resistansen hos det rosettformade zirkoniumskiktet 78. I den föredragna utföringsformen är Rhmd ca 10-20 ohm, under det att Rnßﬁæ är endast ca 0,3 ohm. Resistansen hos det rosettformade zirkoniumskiktet 78 fastställs i enlighet med ekvationen 1.The resistance of the EED 70 comprises three resistors in series, with Rhd being the resistance through the Ti / Ni / Au layers 79 to both ends of the rosette-shaped zirconium layer 78, and Rmsett being the resistance of the rosette-shaped zirconium layer 78. In the preferred embodiment, Rhmd is about 10 20 ohms, while Rnß ﬁ æ is only about 0.3 ohms. The resistance of the rosette-shaped zirconium layer 78 is determined according to equation 1.

Den elektriska impedans, som påverkar en signal som är pålagd över Ti/Ni/Au-kontakterna 79, är rent resistiv till sin natur och är lika med summan av 2Rhmd och Rnßut. De signaler, vilka når zirkoniumskiktet 78, dämpas en storlek A som är lika med Rnmﬂx/2R1æm, som kan förenklas till: A= Ekv_ 3 211,, som âr ett konstant värde vid låga nivåer på ingángssignalen och bestäms endast av längden Lnßüt och bredden wnßüt för det rosettformade zirkoniumskiktet 78 och resistanserna Rhmd. Även om dämpningen A företrädesvis är ca 1/20, eller -26 dB, kan vilket praktiskt värde som helst på dämpningen A åstadkommas genom enkel variering av zirkoniumskiktets 78 geometri.The electrical impedance, which affects a signal applied across the Ti / Ni / Au connectors 79, is purely resistive in nature and is equal to the sum of 2Rhmd and Rnßut. The signals which reach the zirconium layer 78 are attenuated by a magnitude A equal to Rnm ﬂ x / 2R1æm, which can be simplified to: A = Ekv_ 3 211 ,, which is a constant value at low levels of the input signal and is determined only by the length Lnßüt and the width wnßüt for the rosette-shaped zirconium layer 78 and the resistors Rhmd. Although the attenuation A is preferably about 1/20, or -26 dB, any practical value of the attenuation A can be achieved by simply varying the geometry of the zirconium layer 78.

Vid låga nivåer på ingångssignalerna har resistanserna Riæm, som är ca 10-20 ohm, ett mycket större yt/volymförhállan- de än resistansen Rnßüt. Vid dessa nivåer mottager sålunda re- sistanserna Rnmd det mesta av energin från ingångssignalerna och omvandlar energin till värme. Ti/Ni/Au-kontakterna 79 upp- visar en stor yta för ledning av värme genom det övre kiseldi- oxidskiktet 74 via den värmeledande bäraren 72 och till över- stycket 62. Detta resulterar i att vid låga nivåer på ingångs- signalen det rosettformade skiktet 78 av zirkonium mottager en- dast en bråkdel av värmet och förblir relativt kallt. EED 70 51 g 1 12 šïï* IÄÉï-IÅÉÉíÃë 21 kan sàlunda förbli okänslig för vilken som helst RF-effekt el- ler ESD som är kopplad till EED 70.At low levels of the input signals, the resistors Riæm, which is about 10-20 ohms, have a much larger surface / volume ratio than the resistor Rnßüt. At these levels, the resistors Rnmd thus receive most of the energy from the input signals and convert the energy into heat. The Ti / Ni / Au contacts 79 have a large surface for conduction of heat through the upper silica layer 74 via the thermally conductive support 72 and to the upper piece 62. This results in that at low levels of the input signal the rosette-shaped layer 78 of zirconium receives only a fraction of the heat and remains relatively cold. EED 70 51 g 1 12 šïï * IÄÉï-IÅÉÉíÃë 21 may thus remain insensitive to any RF power or ESD associated with EED 70.

EED 70 antänds genom att man matar en antändningssignal som har en relativt hög intensitet. Motstànden Riæm innefattar motstånd av metalloxid med variabel resistans, vilka är anord- nade mellan titanskiktet i kontakterna 79 och ett oxidfasskikt som är anordnat på zirkoniumskiktet 78. Motstànden av metallox- id med variabla resistanser Rjﬂm har en relativt hög resistans vid lägre spänningar, sàsom 25 ohm vid en pâlagd spänning av 1 volt. Vid signaler med högre intensitet minskar metalloxidresi- stanserna Rhmd väsentligt och blir små jämfört med resistansen Rnmut. Detta resulterar i att med en antändningssignal med hög intensitet resistansen Rnmüt kommer att bli den största resi- stansen och kommer följaktligen att mottaga den mesta energin frán antändningssignalen tills zirkoniumskiktet 78 föràngas till ett plasma. EED 70 kan utnyttja samma typ av pyroteknisk förening som den i EED 50.EED 70 is ignited by feeding an ignition signal that has a relatively high intensity. The resistors Riem comprise resistors of metal oxide with variable resistance, which are arranged between the titanium layer in the contacts 79 and an oxide phase layer arranged on the zirconium layer 78. The resistors of metal oxide with variable resistances Rjm have a relatively high resistance at lower voltages, such as ohm at an applied voltage of 1 volt. At higher intensity signals, the metal oxide resistances Rhmd decrease significantly and become small compared to the resistance Rnmut. As a result, with a high intensity ignition signal, the resistance Rnmüt will be the greatest resistance and will consequently receive most of the energy from the ignition signal until the zirconium layer 78 evaporates to a plasma. EED 70 can use the same type of pyrotechnic compound as the one in EED 50.

EED 70 kan. dessutom innefatta ett shuntelement soul är kopplat parallellt mellan Ti/Ni/Au-kontakterna 79. Shuntelemen- tet har en lág impedans vid RF-frekvenser och kan innefatta en keramisk kondensator, ett diodarrangemang eller en làgimpedans- säkring. Shuntelementet kan dessutom vara en diskret komponent, en kombination av diskreta komponenter, eller integrerad direkt på bäraren 72.EED 70 can. in addition, a shunt element soul is connected in parallel between the Ti / Ni / Au connectors 79. The shunt element has a low impedance at RF frequencies and may comprise a ceramic capacitor, a diode arrangement or a low impedance fuse. In addition, the shunt element may be a discrete component, a combination of discrete components, or integrated directly on the carrier 72.

En EED enligt den andra utföringsformen hade en RF-impe- dans av ca 12 ohm. En 0,1 uF keramisk kondensator placerades över EED såsom shuntelementet och impedansen mättes till 12 1 0° ohm vid 10 kHz och till 0,3 Å -65° ohm vid 10 MHz. Sá- som man förväntade sig var impedansen i första hand kapacitiv vid högre frekvenser. Ledarnas induktans ger upphov till reso- nans vid 4 MHz och föreföll vara induktiva vid högre frekven- Ser. 51 a 1 12 šïïš IåILÉï-iišïíë 22 Man utförde ESD-testning genom att EED enligt den andra utföringsformen utsattes för strömpulser av ca 24 ampere under en mängd olika tidsperioder upp till en bråkdel av en mikrose- kund. En avsyning av EED efter strömpulserna visade att EED var opåverkad. EED pulsades upprepade gånger med inga negativa följder.An EED according to the second embodiment had an RF impedance of about 12 ohms. A 0.1 uF ceramic capacitor was placed over the EED as the shunt element and the impedance was measured to 12 10 ° ohm at 10 kHz and to 0.3 Å -65 ° ohm at 10 MHz. As expected, the impedance was primarily capacitive at higher frequencies. The inductance of the conductors gives rise to resonance at 4 MHz and appeared to be inductive at higher frequencies. 51 a 1 12 šïïš IåILÉï-iišïíë 22 ESD testing was performed by exposing the EED according to the second embodiment to current pulses of about 24 amps for a variety of time periods up to a fraction of a microscient. An inspection of the EED after the current pulses showed that the EED was unaffected. The EED was repeatedly pulsed with no negative consequences.

För att säkerställa att EED enligt den andra utförings- formen kommer att antändas efter ESD- och RF-testning anslöts EED till en 40 uF elektrolytkondensator, som laddades till 22 volt, och kopplades i serie med kondensatorn med en MOS-FET.To ensure that the EED according to the second embodiment will ignite after ESD and RF testing, the EED was connected to a 40 uF electrolyte capacitor, which was charged to 22 volts, and connected in series with the capacitor with a MOS-FET.

Ett antal EED utlöstes med detta arrangemang och de absorberade en total energimängd av från 1-3 mJ. De toppströmmar, som upp- mättes i EED, var större än 16 ampere med en varaktighet av ca 1 till 2 us. EED 70 kan därför antändas med endast en liten bråkdel av den tillgängliga energimängden av 10 mJ. EED kan även antändas med en 480 uF kondensator laddad till endast 10 volt.A number of EEDs were triggered by this arrangement and they absorbed a total amount of energy of from 1-3 mJ. The peak currents measured in the EED were greater than 16 amps with a duration of about 1 to 2 us. EED 70 can therefore be ignited with only a small fraction of the available energy amount of 10 mJ. EED can also be ignited with a 480 uF capacitor charged to only 10 volts.

Vid den andra utföringsformen av uppfinningen placeras icke-linjära motstånd Rhmd i serie med det antändningselement som innefattar det rosettformade zirkoniumskiktet 78. Med upp- finningen kan man därför skydda antändningselementet från stö- rande RF-signaler utan användningen av en stor ferrithylsa och kondensator. Antändningselementet kan även skyddas från en ESD utan användningen av andra element, såsom dioder.In the second embodiment of the invention, non-linear resistors Rhmd are placed in series with the ignition element comprising the rosette-shaped zirconium layer 78. The invention can therefore protect the ignition element from interfering RF signals without the use of a large ferrite sleeve and capacitor. The ignition element can also be protected from an ESD without the use of other elements, such as diodes.

Fig 8(A) och (B) åskådliggör ett exempel på ett shuntele- ment 80 som kan placeras parallellt över en EED enligt uppfin- ningen, såsom EED 50 eller EED 70. I detta exempel innefattar shuntelementet 80 en säkring med en låg impedans med en polerad bärare 82 av aluminiumoxid eller kisel. Ett tunt skikt 84 av titan är avsatt på bâraren 82 följt av ett tjockare skikt 86 av aluminium, som är selektivt bortetsat till bildande av ett ro- settmönster. Titanskiktet 84 har företrädesvis en tjocklek av 518112 23 0,1 um och aluminiumskiktet har företrädesvis en tjocklek av ca 1,0 um med dimensionen ca 25,4 x 25,4 um vid bryggområdet av det rosettformade mönstret. Bäraren har även en bredd av ca 1,52 mm. Två skikt av titan/nickel/guld (Ti/Ni/Au) 881 och 882 är avsatta vid det rosettformade aluminiumskiktets 86 bägge än- dar för bildande av kontakter för shuntelementet 80.Figs. 8 (A) and (B) illustrate an example of a shunt element 80 which may be placed in parallel across an EED according to the invention, such as EED 50 or EED 70. In this example, the shunt element 80 comprises a low impedance fuse with a polished support 82 of alumina or silicon. A thin layer 84 of titanium is deposited on the carrier 82 followed by a thicker layer 86 of aluminum, which is selectively etched away to form a rosette pattern. The titanium layer 84 preferably has a thickness of 0.1 μm and the aluminum layer preferably has a thickness of about 1.0 μm with the dimension of about 25.4 x 25.4 μm at the bridge area of the rosette-shaped pattern. The carrier also has a width of about 1.52 mm. Two layers of titanium / nickel / gold (Ti / Ni / Au) 881 and 882 are deposited at both ends of the rosette-shaped aluminum layer 86 to form contacts for the shunt element 80.

Kontakterna 881 och 882 är anslutna parallellt med kon- takterna på EED, såsom kontakterna 551 och 552 eller kontakter- na 791 och 792. Shuntelementets 80 resistans är ca 0,2 ohm och utgör därför en resistiv väg med låg impedans för shuntning av strömmen bort från EED, varigenom man skyddar tändanordningen.Contacts 881 and 882 are connected in parallel with the contacts on the EED, such as contacts 551 and 552 or contacts 791 and 792. The resistance of the shunt element 80 is about 0.2 ohms and therefore constitutes a resistive path with low impedance for shunting the current away from the EED, thereby protecting the igniter.

Shuntelementet 80 åstadkommer även en väg med låg termisk impe- dans från aluminiumskiktet 86 till bäraren 82 såväl som till ett kylorgan, som kan ha termisk kontakt med bäraren 82.The shunt element 80 also provides a path with low thermal impedance from the aluminum layer 86 to the carrier 82 as well as to a cooling means which may have thermal contact with the carrier 82.

Vid låga nivåer för kopplad RF-energi och vid en ESD leds energin via shuntelementet 80 tack vare dess låga impedans. När á andra sidan en antändningssignal mottages har densamma en varaktighet och energinivå som är tillräcklig för att öppna shuntelementet 80. När' väl shuntelementet 80 har avlägsnats från kretsen kopplas antändningssignalen till EED för antänd- ning av densamma. Såsom är uppenbart för fackmannen kan den mängd energi, som krävs för att öppna shuntelementet 80, regle- ras genom variering av geometrin hos aluminiumskiktet 86.At low levels of coupled RF energy and at an ESD, the energy is conducted via the shunt element 80 due to its low impedance. On the other hand, when an ignition signal is received, it has a duration and energy level sufficient to open the shunt element 80. Once the shunt element 80 has been removed from the circuit, the ignition signal is connected to the EED to ignite it. As will be apparent to those skilled in the art, the amount of energy required to open the shunt member 80 can be controlled by varying the geometry of the aluminum layer 86.

Ett shuntelement enligt uppfinningen är icke begränsat till shuntelementet 80. Till exempel kan ett shuntelement vara integrerat på samma bärare som EED eller kan vara framställt såsom en diskret komponent. En diod kan dessutom eller alterna- tivt utnyttjas såsom shuntelement. En diod kan vara integrerad direkt på EED's kiselbärare. Till exempel uppvisar både en PN- övergång och en Schottky-barriär en tillräckligt hög över- gångskapacitans per ytenhet för effektiv shuntning av störande RF-signal. Ett shuntelement enligt uppfinningen kan dessutom 5181112 utnyttjas i andra tillämpningar än tillsammans med en EED en- ligt uppfinningen, såsom tillsammans med andra EED eller i helt andra typer av kretsar.A shunt element according to the invention is not limited to the shunt element 80. For example, a shunt element may be integrated on the same carrier as the EED or may be manufactured as a discrete component. A diode can also or alternatively be used as a shunt element. A diode can be integrated directly on the EED's silicon carrier. For example, both a PN junction and a Schottky barrier exhibit a sufficiently high transition capacitance per unit area for efficient shunting of interfering RF signal. In addition, a shunt element according to the invention can be used in other applications than together with an EED according to the invention, such as together with other EEDs or in completely different types of circuits.

Det är uppenbart att uppfinningen kan modifieras inom ra- men för de efterföljande patentkraven.It is obvious that the invention can be modified within the scope of the following claims.

Claims

1. 518112 1. An electro-explosive device (SO; 70) mounted on a carrier (52; 72), characterized in that it comprises a first element (541; 79,) which is mounted on the carrier ('52, - 72). ) and which has a first resistance, partly a second element (54 ,; 79,), which is mounted on the carrier (52, - 72) and which has the first resistance, and partly a third element (54 ,; H79), which is arranged to bond the first and the second element and which has a second resistance, that the third element (5-13; 78) is arranged to evaporate into plasma for ignition of a pyrotechnic compound (69). that the first, it; the second and third elements are connected in series and have a total resistance of non-linear characteristics, and that the non-linear characteristics of the total resistance are such that the third element (54,; 78) is arranged to receive a less energy from a low intensity signal than either of the first or second elements and receiving a larger amount of energy from a high intensity signal than either the first or second elements (541, 54,; 791, 79,) .

Device according to claim 1, characterized in that it also comprises an element (S8) of the pyrotechnic compound (69) on the third element (S4,) for evaporation into a plasma together with the third element (S4,) .

The device according to claim 2, characterized in that the element (58) comprises zirconium, and that the pyrotechnic compound (69) comprises a mixture of zirconium and potassium perchlorate.

Device according to claim, characterized in that the first and the second element (541, 542; 791, 792) each have a larger surface / volume ratio than the third element (541; 78).

Device according to claim, characterized in that the first and the second element (541, in 542) are - each and.) A format of a serpentine pattern on the carrier (52).

Device according to claim 1, characterized in that the first, the second and the third element (541, 542, 542) comprise an aluminum layer.

Device according to claim 1, characterized in that the first and the second element (791, 792) comprise metal for oxide phase resistances, and that the third element (78) comprises zirconium.

Device according to claim, characterized in that the first, second and third elements (541, 542, 542; 791, 792, 78) have the shape of a rosette pattern on the carrier (52; 72).

Device according to claim 1, characterized in that the carrier (52; 72) is thermally conductive for conduction of heat from the third element (541; 78).

Device according to claim 9, characterized in that it also comprises a silica film (53; 74) arranged between the carrier (52; 72) and the first, second and third elements (541, 542, 541 791, 792, 78).

11. ll. Device according to claim 9, characterized in that it also comprises a cooling means which is connected to the carrier (52; 72) for dissipating the heat which is conducted through the carrier.

Device according to claim 1, characterized in that it also comprises a first contact means (551), which is arranged on the first element (541), and a second contactor Qa ﬂ (552), which is arranged on the second element. (542), and that the first and second contact means are arranged to receive the high intensity signal and comprise layers (SSU 552) of titanium, nickel and gold.

13. A device according to claim 1, characterized in that the third element (54,; 78) has a positive temperature coefficient, so that the second resistance increases with temperature. '

Device according to claim 1, characterized in that the first and the second element (791, 792) comprise metal-to-oxide phase resistors, and that the first resistance is arranged to decrease with increasing signal intensity.

The device of claim 1, characterized in that it further comprises a low impedance shunt element (80) connected in parallel across the first and second elements (541, 542; 791, 792).

Device according to claim 15, characterized in that the shunt element (80) comprises a layer (86) of electrically conductive material which is formed into a rosette shape with a central interconnecting portion of the conductive layer, which is arranged to evaporate into plasma at the signal with high intensity.

Device according to claim 15, characterized in that the electrically conductive layer (86) is arranged on a carrier (82).

Device according to claim 1, characterized in that the low intensity signal comprises an electrostatic discharge, which is arranged to be attenuated by the first and the second element (541, 542; 791, 792), thereby preventing the electrostatic discharge from evaporating. the third element (54,; 78) to a plasma. 518112

Device according to claim 1, characterized in that the low intensity signal comprises coupled RF energy, which is arranged to be attenuated by the first and the second element (541, 54,; 791, 792), thereby preventing RF energy evaporates the third element (543; 78) into a plasma.

20. Shunt element (80) for use in an electro-explosive device (50; 70), characterized in that the shunt element comprises partly a carrier (82) and partly a conductive layer. (86), which is formed on the carrier into a rosette shape with a narrow central portion, partly a first contact means (881), which is arranged at one end of the rosette-shaped, conductive layer (86), and partly a second contact means (882) , which is arranged at an opposite end of the rosette-shaped conductive layer (86), that the conductive layer (86) forms a low impedance path between the first and the second contact means (881, 882), and that the central portion of the conductive layer is arranged to evaporate into a plasma at a signal intensity which is above a certain threshold value.

A shunt element according to claim 20, characterized in that the conductive layer (86) comprises an aluminum layer.

A shunt element according to claim 20, characterized in that the carrier (82) is heat conductive for conducting heat away from the conductive layer (86).

Electro-explosive device (50; 70) mounted on a carrier (52; 72), characterized in that it comprises on the one hand a first and a second element (541, 542; 791, 79Q, which are mounted on the carrier (52; 72). ), each of the first and second elements having a first resistance, and on the one hand a third element (543; 78), which is arranged on the carrier (52; 72), which third element is arranged to connect the first and the second element and has a second resistance, that the third element (543; 78) is arranged to be trapped to a plasma for ignition of a pyrotechnic compound (69), that the second resistance is much lower than the first resistance at an ambient temperature of the device (50; 70), and that a signal for ignition of the electro-explosive device (50; 70) is arranged to cause the temperature of the third element (542; 78) to increase, whereby the second resistance becomes much greater than the first resistance, so that most of si the gnal is arranged to be converted into heat by the third element.

Device according to claim 23, characterized in that the first, the second and the third element (542, 54p 542) comprise an aluminum layer, and that the first and the second element (542, 542) have serpentine form.

Device according to claim 23, characterized in that the first and the second element (542, 542; 792, 792) have an area which is much larger than the third element (542; 78), and that the carrier (52; 72 ) is heat conductive.

Device according to claim 25, characterized in that interfering RF signals applied to the device (50; 70) are arranged to be converted into heat by the first and second elements (541, 542; 791, 79Q).

Device according to claim 25, characterized in that an ESD applied to the device is arranged to be converted into heat by the first and the second element (šèl, 542; 79, 79¶).

Device according to claim 23, characterized in that it also comprises an element (58) of the: pyrotechnic compound (69) on the third element (542) for evaporation into a plasma with the third element.

29. The device of claim 28, wherein the element (58) comprises zirconium, and the pyrotechnic compound (69) comprises a mixture of zirconium and potassium perchlorate.

Electro-explosive device (70) mounted on a carrier (72), characterized in that it comprises on the one hand a first layer (78) arranged on the carrier and formed with a narrow central portion, which is arranged to connect the layers. both ends of the first layer (78), partly a first and a second electrical contact means (791, 792), which are arranged at both ends of the first layer (78) over the oxide phase layer to thereby forming metal oxide resistances between the contact means and the first layer, that the metal oxide resistors have a non-linear characteristic, so that the resistance of the metal oxide resistors decreases with the intensity of an applied signal, that the metal oxide resistances are much greater than the first resistance of a low signal intensity, but is much less than the first resistance of a high intensity ignition signal, and that the ignition signal for heating the first layer (78) is different to evaporate the central portion into a plasma and ignite a pyrotechnic compound (69).

Device according to claim 30, characterized in that the first layer (78) comprises a component of the pyrotechnic compound (69).

Device according to claim 31, characterized in that the component comprises zirconium, and that the: pyrotechnic compound (69) comprises a mixture of zirconium and potassium perchlorate.

33. A device according to claim 30, characterized in that the contact means comprise titanium.

Device according to claim 30, characterized in that interfering RF signals, which are applied to the anorone (70), are arranged to be converted into heat by the metal oxide resistors. Device according to claim 30, characterized in that an ESD, which is applied to the device (70), is arranged to be converted into heat by the metal oxide resistor. Device according to claim 30, characterized in that the support (72) is thermally conductive, and in that the metal oxide resistor has a surface which is much larger than the central portion of the first layer (78).